12.3 物质的比热容(高效培优·讲义)物理新教材沪粤版九年级上册
2026-08-04
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精品
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版九年级上册 |
| 年级 | 九年级 |
| 章节 | 12.3 物质的比热容 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | 比热容 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.53 MB |
| 发布时间 | 2026-08-04 |
| 更新时间 | 2026-08-05 |
| 作者 | xkw_064953832 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-08-04 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59075411.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
本讲义聚焦初中物理“物质的比热容”核心知识点,以实验探究不同物质吸热放热性能为起点,通过控制变量法和转换法引导学生理解比热容的定义、单位及特性,进而掌握热量计算公式Q=cmΔt,形成从实验到概念再到应用的完整学习支架。
该资料突出科学探究与问题解决融合,实验设计(如水和煤油吸热对比)培养科学探究能力,热量计算与海陆温差等现象解释强化科学思维和物理观念。课中辅助教师实验教学,课后通过真题演练和分层练习帮助学生查漏补缺,提升知识应用能力。
内容正文:
12.3 物质的比热容
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 探究不同物质的吸热、放热性能
考点02 比热容
考点03 热量的计算
03 避坑指南·解题通法
角度01 探究物质吸热性能实验题
角度02 比热容热量计算题
角度03 利用比热容解释自然与生活现象
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.通过实验认识不同物质吸热、放热性能存在差异,掌握实验中的控制变量法、转换法。
2.理解比热容的定义、物理意义、单位,明确比热容是物质自身的一种特性。
3.记住水的比热容较大这一特点,能解释生活、自然中与水比热容相关的现象与应用。
4.熟练掌握吸热、放热计算公式,规范进行热量相关计算,留意沸点限制等计算陷阱。
1.能够独立分析探究不同物质吸热性能实验,准确识别控制变量,根据实验现象推导结论。
2.区分 “升高、升高了、升高到” 等温度变化表述,规范运用比热容公式进行计算。
3.利用比热容知识解释海陆温差、暖气供水、发动机冷却液等生活现象。
4.结合温度 - 时间图像,对比不同物质比热容大小。
考点01 探究不同物质的吸热、放热性能
实验名称:比较水和砂石(水和煤油)的吸热能力
【实验方法】
(1)控制变量法:控制物质的质量、升高的温度相同,只改变物质种类。实验必须保证两种物质质量相等,不能取体积相等的物质。
(2)转换法:利用加热时间的长短,间接反映物质吸收热量的多少;使用相同酒精灯 / 相同电加热器,保证相同时间内物质吸收热量相等。
【实验设计两种思路】
方案一:取质量相等的不同物质(水和砂石),升高相同温度,比较加热时间长短,加热时间越长,吸热能力越强。
方案二:取质量相等的不同物质,加热相同时间,比较升高温度的多少,升高温度越少,吸热能力越强。
【实验结论】
质量相等的不同物质,在升高相同温度时,吸收的热量一般不相等;所以不同种类的物质吸、放热的能力不相同。
一定质量的某种物质温度降低1℃所放出的热量和它温度升高1℃所吸收的热量相同。
物体温度升高吸收的热量,不仅跟质量、升高的温度有关,还与物质的种类有关。
【深化点拨】
实验注意事项
温度计玻璃泡完全浸没在被测物质中,不能触碰烧杯底部和侧壁。
实验过程使用搅拌器搅拌,使物质受热均匀。
不要让温度计受热沸腾,防止损坏仪器。
搅拌水和砂石时,要用手扶住烧杯;如果温度过高时,还要戴上隔热手套。
1. 阅读课本,完成以下内容:
⑴烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量更多,这说明水吸收的热量与 有关;
⑵烧开一壶水比烧热一壶水需要的热量更多,这说明水吸收的热量与 有关;
⑶不同的物质(如水和食用油),在其他条件都相同的情况下,吸收的热量是否相同呢?请同学们通过任务2中的实验,对“不同物质吸收热量的情况”进行探究。
2. 用相同的电加热器分别对质量相等的A、B两种液体加热,液体温度随加热时间变化的关系如图所示。不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,B吸收的热量较多
B.升高相同的温度,B吸收的热量较多
C.升高相同的温度,B比A用时短,说明B的吸热能力较弱
D.加热相同的时间,B比A升高的温度多,说明B的吸热能力较强
3. 小红用下图所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。她在两个相同的烧杯中加入初温和质量都相同的水和煤油,用两个相同的酒精灯同时加热,并用玻璃棒不断搅拌,记录的数据如下表所示。
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
煤油
20
22
24
26
28
水
20
21
22
23
24
(1)实验中用玻璃棒不断搅拌的目的是让液体 。
(2)用相同的酒精灯加热的目的是保证相同的时间内水和煤油 相等。
(3)加热过程中,水和煤油吸热的多少是通过 (选填“温度计的示数”或“加热时间”)来反映的。这里用到的物理研究方法叫 法。
(4)为了比较水和煤油的吸热能力,小红提出两种比较方案:①让它们升高相同的温度,比较加热时间;
②给它们加热相同的时间,比较升高的温度。在两种液体都不沸腾的前提下,可行的方案是 (选填“①”“②”或“①和②”)。分析实验数据可知, 的吸热能力较强(即比热容较大)。
考点02 比热容
1. 物理意义
比热容用来表示物质的吸热、放热性能。比热容大的物质,吸(放)热本领强;比热容小的物质,吸(放)热本领弱。
2. 定义
比热容在数值上等于 1kg 某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。
3. 定义公式
4. 单位:焦每千克摄氏度,符号 J/(kg・℃)
5. 性质
比热容是物质本身的一种特性;只与物质的种类、状态有关,与物体质量、吸收或放出热量多少、温度高低、温度变化量无关。
不同物质比热容一般不同;比热容相同的,不一定是同种物质。
同种物质,状态不同,比热容不同(例如水和冰)。
6. 水的比热容较大的应用
(1)供热与冷却:冬天暖气用水作为介质;汽车发动机用水做冷却液。
(2)调节气候:沿海地区昼夜温差小,内陆沙漠砂石比热容小,昼夜温差大。
1. 比热容是初中物理当中重要的概念,比热容的单位是 ,质量相同的不同物质构成的物体比热容不同,吸收相同的热量,比热容越大的物体温度变化 (选填“越大”“相同”“越小”)。
2. 比热容是反映物质吸、放热本领的物理量,是物质自身的一种性质,每种物质都有自己的比热容。下表列出了一些物质的比热容。
(1)水的比热容是 ,它表示的物理意义是 kg的水温度升高(或降低) ℃所吸收(或放出)的热量为 。
(2)一桶水用掉一半后,剩下的水的比热容 ;水的温度降低时,水的比热容 ;水结成冰后,其比热容 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)质量相等的铝和铜吸收相同的热量后,铜升高的温度更 ;质量相等的水和沙子升高相同的温度,沙子吸收的热量更 。(均选填“多”或“少”)
3.(2026·霸州模拟)某小组在探讨太阳能供暖系统储热介质的选材问题时,小明建议使用导热油,小红主张用水。已知导热油的密度和比热容均小于水。当使用两个相同的储热箱分别装满这两种介质时, 的质量更小;若两者的温度均升高10℃, 吸收的热量更多。(均选填“水”或“导热油”)
考点03 热量的计算
设 Δt 表示温度变化量,t₁为初温,t₂为末温。
物体吸收热量:Q 吸 = cm (t₂−t₁)=cmΔt
物体放出热量:Q 放 = cm (t₁−t₂)=cmΔt
【深化点拨】
计算注意要点
所有物理量统一使用国际单位;
区分文字描述:“升高、升高了” 代表温度变化 Δt;“升高到” 代表末温 t₂;
标准大气压下水沸点为 100℃,持续吸热温度不再上升,计算时不能超过沸点。
1. 小杰的妈妈煮茶叶蛋,她将鸡蛋和茶叶等配料入锅,小火煮熟,空气中弥漫着茶叶蛋的浓香,这是 现象。若她将初温为,质量为5kg的水倒入锅中,煮至沸腾,水吸收的热量为 J。(在一个标准大气压下, )
2. 每年5月21日是联合国确定的“国际茶日”,用电热壶将2kg初温为15℃的水烧至95℃,水吸收的热量为 J。[水的比热容为];用热水冲泡茶叶时,茶叶随水而动,说明力可以改变物体的 。
3. 一保温杯中装有质量为200g、温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为 则该金属块的比热容为, J/(kg·℃)。
根据公式 Q=cmΔt,质量 m、吸收热量 Q 相同时,比热容 c 越大,温度变化 Δt 越小。
比热容大小只由物质种类、状态决定,不会随质量、温度变化。
吸热能力强弱判断:相同条件下,升温越慢,吸热能力越强,比热容越大。
高频易错警示
误区 1:物质吸收热量越多,比热容越大。
纠正:比热容是物质固有特性,与吸放热多少无关。
误区 2:体积相同的不同物质可以直接用来探究吸热能力。
纠正:实验需要控制质量相同,密度不同时,体积相等质量不相等。
误区 3:水的温度持续上升,不计限制可以无限升温。
纠正:标准大气压下水达到 100℃沸腾,继续吸热温度不变。
角度01 探究物质吸热性能实验题
解题思路:分清控制变量,理解加热时间代表吸收热量;书写实验结论必须写明控制不变的物理量。
1. 如下图所示,在“比较不同物质吸收热量的情况”实验中,有以下实验器材:两个相同的烧杯、两支温度计、两个规格相同的电加热器、一个秒表、适量的水和食用油。(电加热器每秒放出的热量是一定的,当它浸没在液体中时,可认为液体每秒吸收的热量相同)
(1)实验中,应保证水和食用油的 (选填“质量”或“体积”)相同。
(2)实验中,水和食用油吸收热量的多少可以通过 (选填“升高的温度”或“加热时间”)来反映。
(3)下表是小明记录的实验数据。
加热时间/min
0
1
2
3
4
水的温度/℃
20
24
28
32
36
食用油的温度/℃
20
28
36
44
52
根据实验数据,有两种比较水和油吸热能力的方法:
方法一:水和食用油的温度均达到36℃时,它们吸收的热量Q水 Q油(选填“>”“<”或“=”),说明 (选填“水”或“食用油”)的吸热能力较强;
方法二:水和食用油均被加热 4min时,它们吸收的热量 (选填“相同”或“不同”),食用油的温度变化较 (选填“大”或“小”),说明食用油的吸热能力较 (选填“强”或“弱”)。
(4)实验中用到的实验方法有 和 。
(5)大量实验表明:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般 。物理学中引入了 这一物理量来表示不同物质在这种性质上的差别。
2. 小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及 (填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较 来比较物质吸收热量的多少。
(3)实验中选取初温不同、 相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较 来比较不同物质吸热能力的强弱。
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中 (选填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示,为 ℃。
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论: (选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强,请你简要写出分析过程: 。
加热时间/min
0
1
2
3
4
……
10
水的温度/℃
30
34
38
42
46
……
70
煤油的温度/℃
10
18
26
34
42
……
90
角度02 比热容热量计算题
审题区分吸热还是放热,找准初温、末温,计算温度变化 Δt;
统一所有物理量单位;
代入公式计算;
留意液体沸点限制,判断末温能否持续上升。
1. (2025·黑龙江) 质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 (填“相同”或“不同”)的;若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收,可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
2. 小明在吃火锅时发现不同的汤锅沸腾的时间不相同,于是想了解汤锅(菌汤为例)和水吸热能力的差别。他用同一卡式炉(燃料为丁烷)分别将质量均为500g的水和菌汤加热至恰好沸腾,记录的相关数据如表所示。若单位时间内水和菌汤吸收的热量相等,卡式炉每分钟完全燃烧2g 的丁烷,丁烷的热值为 水的比热容为 下列说法中正确的是( )
加热时间/min
初温/℃
末温/℃
水
3
28
98
菌汤
2
28
100
A.将水和菌汤加热至恰好沸腾的过程中,菌汤消耗燃气更多
B.卡式炉加热效率约为53.3%
C.加热2m in,菌汤吸收的热量为
D.菌汤的比热容为
3. 天然气是一种清洁能源。小华用天然气灶将一壶水烧开,收集的数据如下:水壶里水的质量为3kg,初温20℃,末温100℃,天然气灶烧水的效率为40%。已知,。求:
(1)水吸收的热量。
(2)天然气完全燃烧所放出的热量。
(3)烧水过程中消耗多少m3的天然气?
角度03 利用比热容解释自然与生活现象
答题模板
1. 点明两种物质比热容大小关系;
2. 结合 Q=cmΔt 分析,吸收或放出相同热量时,比热容大的物质温度变化更小;
3. 结合现象得出结论。
1. (2025·东营)如图是中国自主产权的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过 方式改变物体内能的。工作中需要用水给刀片降温,主要利用了水的 较大的特性。
2. (2026·藤县模拟)结合自然地理与物理知识,下列说法正确的是( )
A.山地昼夜温差大,是因为砂石比热容大
B.大气压随海拔升高而增大
C.雷雨天气先看到闪电后听到雷声,因为光速远大于声速
D.冰川融化是凝固放热过程
3. (2026·十堰模拟)阳光明媚的假日,小红随爸妈到长江边游玩时,小红感觉江水温度明显比岸上砂石温度要低,最有助于解释该现象的物理知识是( )
A.水是液体,砂石是固体 B.水会汽化,砂石不会汽化
C.水的密度比砂石的密度大 D.水的比热容比砂石的比热容大
4.(2025·梧州模拟)在日常生活中,如果不慎被沸水烫伤,医学建议应立即用大量流动的冷水冲洗创面,避免烫伤加重。这主要利用了水具有较大的( )
A.密度 B.沸点 C.比热容 D.凝固点
1. (2026九下·西安中考)春季出现“倒春寒”的低温天气时,农民常用给秧田灌水的方式以防止秧苗冻坏,这是利用了水的比热容 的特点。某天傍晚在一块稻田里灌入 的水,夜晚水的温度降低了 ,此过程中水放出的热量为 J。[水的比热容,
2. (2026·凉山)已知某型号电热水壶的额定电压为220 V,加热电阻为48.4Ω,接入家庭电路中正常工作。将质量为2kg,初温为15℃的水加热200s,加热效率为84%,电热水壶产生的热量为 J,水上升的温度为
3. (2026·广安)某折叠卡式炉如图所示,它采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 kg水,用卡式炉给水加热使之温度升高了50℃,丁烷完全燃烧释放了的能量。此过程通过 (选填“做功”或“热传递”)方式增大了水的内能,该卡式炉烧水的效率为 。水的比热容为。
4. (2026·凉山) AI数据中心内的CPU、内存、硬盘等大量服务器组件,运行时会消耗巨额电能,同时产生大量热量。某数据中心采用“液冷散热”方案,把数据中心密封后浸没于深海,利用海水实现降温,主要是利用海水具有较大的( )
A.密度 B.热值 C.电阻 D.比热容
5. (2026·台湾)将甲、乙、丙三个质量相等的金属块,分别以相同的稳定热源加热,其温度与加热时间的关系如图。若加热过程中无热量散失,甲、乙、丙的比热分别为、、,则下列比热的大小关系何者最合理?( )
A. B.
C. D.
6. (2026·成都)锻造钢制零件时常将零件加热至高温后浸入水中快速冷却,即“淬火”。某课外研究小组在实验室模拟“淬火”过程如下:在17℃的室温环境下,用酒精灯将质量为100g的钢片均匀加热至高温后立即浸没于100g水中,水温升至40℃后缓慢下降。加热钢片消耗酒精1.4g,酒精完全燃烧。不考虑水的汽化,忽略钢片转移至水中过程热量损失,假设钢片放出的热量完全被水吸收。已知水的比热容为 钢的比热容为 酒精的热值为3.0×107J/ kg。下列计算结果正确的是( )
A.水吸收的热量为
B.酒精燃烧释放的热量为
C.钢片吸热后温度升高233℃
D.加热钢片过程中能量转化效率为23%
7. (2025·新疆) 小杨家的电热水壶的容量为2L,用该电热水壶烧水时,壶内水温低于80℃时,加热效率是90%;壶内水温高于80℃时,加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),若冬天自来水的温度比夏天的低15℃,则该电热水壶把2L的自来水烧开,冬天比夏天多消耗的电能约为( )
A.150kJ B.145kJ C.143kJ D.140kJ
8. (2026·绥化中考)利用如图甲所示的装置比较不同物质吸收热量的情况。
(1)两烧杯中分别装入 (选填“质量”或“体积”)相等的水和食用油。
(2)利用相同的电加热器加热,通过 间接反映水、食用油吸收热量的多少。
(3)根据实验数据绘制温度与时间的关系图像如图乙所示。分析可知 (选填“A”或“B”)是食用油的温度随时间变化的关系图像, (选填“食用油”或“水”)的吸热能力较强。
加热时间/min
0
2
4
6
水的温度/℃
30
38
46
54
食用油的温度/℃
30
47
63
80
9. (2026·苏州)小区使用管道天然气为住户供气,所用天然气热值为 某天,小明家利用燃气热水器将20kg的水从20℃加热到40℃,热水器的加热效率为80%。已知水的比热容 求:
(1)水升温吸收的热量Q吸。
(2)消耗的天然气体积V。
⚡基础速刷
1. (2026·烟台)夏日炎炎,游泳的人上岸后会感到很凉爽,这是因为水蒸发 (选填“吸收”或“放出”)热量;海滩上的沙子烫脚,而海水却是凉凉的,这是因为海水的比热容 (选填“大于”或“小于”)沙子的比热容:漫步沙滩,可闻到大海的“味道”,这说明 。
2. 两个相同的容器中分别装有质量相等的甲、乙两种液体,用相同的热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图2所示。分析图像可知,如果加热相同的时间,甲液体升高的温度比乙液体升高的温度 ;如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量比乙液体吸收的热量 (前两空均选填“多”或“少”)。由此可知:甲液体的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体的比热容。
3. 夏天路上洒水车洒水降温利用了水蒸发 (选填“吸热”或“放热”)。选用水来冷却洒水车的发动机,是因为水的比热容 (选填“大”或“小”),如果水箱装有质量为20kg的水,水温从20℃上升到70℃,水吸收了 J的热量。
4. 小明在家用热水加热盒装牛奶,这是通过 的方式改变了牛奶的内能;将初温为20℃、质量为300g的牛奶加热到40℃,吸收的热量是 J。[牛奶的比热容
5. (2026·中江模拟)在太阳的照射下太阳能热水器中水温升高,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)方式改变其内能的。某太阳能热水器存水50kg,经过一段时间后水温升高了,则这些水共吸收了 J的热量。[]
6.如图所示是热管的工作原理图,当热管的热端受热时,吸液芯里的液体吸收热量变成蒸气,这一过程叫 (填物态变化的名称),蒸气在管子里跑到冷端 (选填“吸收”或“放出”)热量变成液态,液体通过吸液芯又回到热端。这一过程循环进行,不断地将热量从热端带到冷端。若50g的该液体吸收2400J的热量后,温度升高了40℃,则该液体的比热容为 J/(kg·℃)。
7.如图,利用了“水的比热容大”这一特性的是( )
A.利用水冷却
B.利用水做功
C.利用水造雪
D.利用水扑火
8. 大悟县作为“中国名茶之乡”,拥有丰富的茶叶资源和深厚的茶文化底蕴。其中最著名的是大悟绿茶,是鲜茶叶经摊青、杀青、揉捻、干燥而制成。下列说法正确的是( )
A.绿茶摊青过程中,鲜叶中的水分不断蒸发,由液态变为气态,水分子间的间隙会变小
B.杀青过程中,把新鲜茶叶倒进炙热的锅里翻炒,主要是通过做功的方式增大茶叶的内能
C.炒茶时能闻到茶香,说明分子在不停地做无规则运动
D.干燥的过程中,茶叶的温度升高,茶叶的比热容变大
9. 下列说法正确的是( )
A.物体内能增加,一定从外界吸收热量
B.夏天向教室内洒水降温是利用水的比热容大
C.物体内能减少时,温度可能不变
D.液体的温度升高,只有在表面的分子热运动才会变剧烈
10. (2026·鼎城模拟)质量相等的铜块和铝块,升高相同温度时(已知c铝>c铜),则有( )
A.两者吸收的热量一样多 B.铜块吸收的热量多
C.铝块吸收的热量多 D.无法比较
11. 我国幅员辽阔,相同纬度上内陆地区的气温变化比沿海地区大得多,其主要原因是( )
A.地势高低不同 B.水和干泥土比热容不同
C.离太阳远近不同 D.日照时间不同
12. 沿海城市一年四季的温差比内陆城市小,其主要原因是( )
A.海水能反射太阳光 B.水的比热容大
C.沿海风力大 D.水的热值大
13.依据表格中的数据,下列说法正确的是( )
物质
比热容c/ 【J/(kg·℃)】
水
4.2×103
煤油
2.1×103
砂石
约0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J
D.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
14. 如图,青铜冰鉴是我国战国时期的盛酒器。夏天,在鉴缶之间装冰块,可使缶内美酒变凉;冬天,在鉴缶之间装热水,可使缶内美酒变热并起到保温作用。下列说法正确的是( )
A.冰块的温度很低,没有内能
B.冰块熔化时吸热,温度不变,内能不变
C.用水保温,是因为水的比热容大
D.装热水时,热水将温度传给美酒
15. (2026·广东模拟)我国望宇登月服的通风服和水冷服选用水作为控温介质,主要是因为水( )
A.具有弹性 B.比热容较大 C.可以导电 D.密度较大
16. 我国北方楼房中的暖气用水作为介质,这主要是因为( )
A.水的密度大 B.水的热值高
C.水的质量大 D.水的比热容大
17. (2026·邛崃模拟)在“比较不同液体的吸热情况”实验中,用相同的酒精灯对四种液体加热,在相同时间内,水、甲、乙、丙吸收的热量相等,得到如下表所示的数据,已知水的比热容为。下列分析正确的是( )
序号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
200
10
7
2
甲
200
20
10
3
乙
400
20
14
4
丙
400
15
14
A.实验过程中液体吸收的热量等于酒精完全燃烧放出的热量
B.比较第1、2两次实验可得,甲液体的吸热性能比水的吸热性能强
C.比较第3、4两次实验可得,乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能强
D.乙液体的比热容为
🚀能力跃升
1. 南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中说:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油。”瓷盏比铜盏省油是因为陶瓷的比热容较 ,升温较慢,可以减少油的蒸发。图2是质量相同的铜和陶瓷的温度随吸收热量变化的图像,其中a是 。
2. (2026·宜都模拟)小明在课后实践活动中,从厨房冰箱中取出冰块,探究其熔化规律。他取质量为1kg的冰块放入容器中,用恒定功率的加热器对其均匀加热,记录下温度随时间变化的图像如图所示。已知水的比热容为,加热过程中吸热功率保持不变。熔化过程中吸收的热量是 J,加热过程中,电能最终主要转化为水的 能。
3. 某物理兴趣小组为了探究地球表面吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装10kg的水,水的表面积为0.3m2,经过太阳光垂直照射20min,水温升高了10℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。实验中水吸收了 J热量,平均每分钟每平方米水面吸收的热量是 J,若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧 m3的液化气。(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收,液化气的热值是4.2×107J/m3)
4.同学们通过地理课的学习知道,温带海洋性气候大多分布在沿海地区,而温带大陆性气候大多分布在内陆地区。图3所示为两气候地区的全年温度变化曲线,从物理的角度分析,下列说法正确的是( )
A.A气候为温带大陆性气候
B.B气候为温带海洋性气候
C.A气候的气温变化小,是因为海水的比热容大
D.B气候的气温变化大,是因为沙子放出的热量多
5. 如图所示,在“比较不同物质的吸热情况”的实验中,两容器中分别装有250mL、初温均为20℃的煤油和水,用相同的电加热器,同时持续加热两杯液体直至其沸腾,测得不同时间下两种液体的温度,如图中斜线甲、乙是由实验数据得到的部分图像。已知:水的比热容是,水的密度为,煤油的密度为,当地水的沸点为100℃,煤油的沸点为150℃。则下列对本次实验的分析正确的是( )
A.煤油和水达到沸点的时间之比为13∶20
B.分析可知水的吸热图线是斜线甲
C.甲、乙两杯液体的吸热之比始终为5∶2
D.煤油比热容为
6.如图甲、乙所示,规格相同的A、B两杯中分别装有300g和400g的牛奶,并用不同加热器同时对其加热,根据所记录的数据分别得到图丙的温度与加热时间的关系图像A和B,已知加热器的加热效率相同,牛奶的比热容为(液体加热过程均未达到沸点),则下列说法正确的是( )
A.B杯中牛奶每分钟吸收的热量为
B.甲、乙图中的加热器每分钟放出的热量之比为8∶9
C.若将A、B两杯中的牛奶都从加热至,需要的时间之比是2∶3
D.若两杯牛奶都从加热5min,A、B两杯牛奶升高的温度之比为3∶4
7. 质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容为,。下列说法中正确的是( )
A.0~12min乙温度降低了20℃
B.0~12min甲物质放出了的热量
C.乙物质的比热容为
D.0~12min乙物质放出了的热量
🌟思维挑战
1. 将甲、乙、丙三块质量相等的金属加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。一段时间后,石蜡不再熔化,观察到的现象如图5所示,则三块金属放出的热量 (选填“相同”或“不同”),三块金属中比热容最大的是 ,你的理由是: 。
2. 我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一 。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力弱
B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大量使用该材料可增加自重
D.与等质量的实心钢相比体积更大
3. 两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示。根据图像可知( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
C.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热时间相同,甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度
4. 为比较不同物质吸热本领,某小组分别在相同容器中加入质量均为 100 g 的水和食用油,用相同加热器进行加热。不考虑热损失,且水和食用油在相同时间内吸收热量相等,测得它们温度随时间变化的图像如图所示。c水 = 4. 2 ×103 J/(kg · ℃),下列说法正确的是( )
A.加热 3 min,水吸收的热量大于油吸收的热量
B.A 是油的升温图像,其比热容为 2. 8 ×103 J/(kg · ℃)
C.1 ~ 2 min,水吸收的热量为 1. 4 ×103 J
D.另一小组用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为 A,则m水 : m油 = 3 : 2
5. 如图所示,甲、乙、丙的三套装置完全相同,燃料质量、液体质量及液体初温均相同,不考虑热量损失,燃料点燃后稳定燃烧直至燃尽,同一套装置中液体单位时间内吸热相等,三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示,下列判断正确的是( )
A.两种液体的比热容之比 ca : cb = 1 : 2
B.两种燃料的热值之比 q1 : q2 = 3 : 4
C.0 ~ t1时间段甲、乙中液体吸收的热量之比 Q甲 : Q乙 = 1 : 1
D.0 ~ t2时间段乙中液体 a 与 0 ~ t1时间段丙中液体 b 吸收的热量之比 Q乙 : Q丙 = 1 : 1
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12.3 物质的比热容
目录
01 本节导航·目标清单
02 教材精研·内容全解
考点01 探究不同物质的吸热、放热性能
考点02 比热容
考点03 热量的计算
03 避坑指南·解题通法
角度01 探究物质吸热性能实验题
角度02 比热容热量计算题
角度03 利用比热容解释自然与生活现象
04 真题闯关·溯源演练
05 课后三阶·精准练习
目标导航
方法指导
1.通过实验认识不同物质吸热、放热性能存在差异,掌握实验中的控制变量法、转换法。
2.理解比热容的定义、物理意义、单位,明确比热容是物质自身的一种特性。
3.记住水的比热容较大这一特点,能解释生活、自然中与水比热容相关的现象与应用。
4.熟练掌握吸热、放热计算公式,规范进行热量相关计算,留意沸点限制等计算陷阱。
1.能够独立分析探究不同物质吸热性能实验,准确识别控制变量,根据实验现象推导结论。
2.区分 “升高、升高了、升高到” 等温度变化表述,规范运用比热容公式进行计算。
3.利用比热容知识解释海陆温差、暖气供水、发动机冷却液等生活现象。
4.结合温度 - 时间图像,对比不同物质比热容大小。
考点01 探究不同物质的吸热、放热性能
实验名称:比较水和砂石(水和煤油)的吸热能力
【实验方法】
(1)控制变量法:控制物质的质量、升高的温度相同,只改变物质种类。实验必须保证两种物质质量相等,不能取体积相等的物质。
(2)转换法:利用加热时间的长短,间接反映物质吸收热量的多少;使用相同酒精灯 / 相同电加热器,保证相同时间内物质吸收热量相等。
【实验设计两种思路】
方案一:取质量相等的不同物质(水和砂石),升高相同温度,比较加热时间长短,加热时间越长,吸热能力越强。
方案二:取质量相等的不同物质,加热相同时间,比较升高温度的多少,升高温度越少,吸热能力越强。
【实验结论】
质量相等的不同物质,在升高相同温度时,吸收的热量一般不相等;所以不同种类的物质吸、放热的能力不相同。
一定质量的某种物质温度降低1℃所放出的热量和它温度升高1℃所吸收的热量相同。
物体温度升高吸收的热量,不仅跟质量、升高的温度有关,还与物质的种类有关。
【深化点拨】
实验注意事项
温度计玻璃泡完全浸没在被测物质中,不能触碰烧杯底部和侧壁。
实验过程使用搅拌器搅拌,使物质受热均匀。
不要让温度计测量超出其量程的温度,防止损坏仪器。
搅拌水和砂石时,要用手扶住烧杯;如果温度过高时,还要戴上隔热手套。
1. 阅读课本,完成以下内容:
⑴烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量更多,这说明水吸收的热量与 有关;
⑵烧开一壶水比烧热一壶水需要的热量更多,这说明水吸收的热量与 有关;
⑶不同的物质(如水和食用油),在其他条件都相同的情况下,吸收的热量是否相同呢?请同学们通过任务2中的实验,对“不同物质吸收热量的情况”进行探究。
【答案】质量;升高的温度
【解析】(1) “一壶水和半壶水”的质量大小不同,则烧开一壶水比烧开半壶水需要的热量更多,说明水吸收的热量与质量有关;
(2)“烧开和烧热”其实就是水升高的温度大小不同,则烧开一壶水比烧热一壶水需要的热量更多,这说明水吸收的热量与升高的温度有关。
2. 用相同的电加热器分别对质量相等的A、B两种液体加热,液体温度随加热时间变化的关系如图所示。不计热量损失,下列说法正确的是( )
A.加热相同的时间,B吸收的热量较多
B.升高相同的温度,B吸收的热量较多
C.升高相同的温度,B比A用时短,说明B的吸热能力较弱
D.加热相同的时间,B比A升高的温度多,说明B的吸热能力较强
【答案】C
【解析】A.根据题意可知, 用相同的电加热器分别对质量相等的A、B两种液体加热, 根据Q=W=Pt可知,加热相同的时间时,二者吸收的热量相同,故A错误;
B.根据图片可知,升高相同的温度时,B的加热时间更短,则B吸收的热量较少,故B错误;
C.根据图片可知,升高相同的温度时,B的加热时间更短,则B吸收的热量更少,根据Q=cm△t可知,B的吸热能力弱,故C正确;
D. 加热相同的时间时二者吸收相同的热量,B比A升高的温度多,根据Q=cm△t可知,B的吸热能力较弱,故D错误。
3. 小红用下图所示的实验装置探究水和煤油的吸热能力。她在两个相同的烧杯中加入初温和质量都相同的水和煤油,用两个相同的酒精灯同时加热,并用玻璃棒不断搅拌,记录的数据如下表所示。
加热时间/min
0
1
2
3
4
温度/℃
煤油
20
22
24
26
28
水
20
21
22
23
24
(1)实验中用玻璃棒不断搅拌的目的是让液体 。
(2)用相同的酒精灯加热的目的是保证相同的时间内水和煤油 相等。
(3)加热过程中,水和煤油吸热的多少是通过 (选填“温度计的示数”或“加热时间”)来反映的。这里用到的物理研究方法叫 法。
(4)为了比较水和煤油的吸热能力,小红提出两种比较方案:①让它们升高相同的温度,比较加热时间;
②给它们加热相同的时间,比较升高的温度。在两种液体都不沸腾的前提下,可行的方案是 (选填“①”“②”或“①和②”)。分析实验数据可知, 的吸热能力较强(即比热容较大)。
【答案】(1)均匀受热(2)吸收的热量(3)加热时间;转换(4)①和②;水
【解析】(1) 实验中用玻璃棒不断搅拌,可以促使液体上下翻转,则这个操作的目的是让液体均匀受热;
(2)根据Q=Pt可知,相同的加热器在相同时间内放出相同的热量,因此用相同的酒精灯加热的目的是保证相同的时间内水和煤油吸收的热量相等。
(3)根据Q=Pt可知,加热时间越长,加热器放出的热量越多,则加热过程中,水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映的,这里用到的物理研究方法叫转换法。
(4)根据Q=cm△t可知,质量相同的不同物质升高相同的温度时,加热时间越长,吸收的热量越多,则吸热能力越强;
根据Q=cm△t可知,质量相同的不同物质加热时间相同时,二者吸收的热量相同,那么升高温度越小的吸热能力越弱。
则可行的方案为①和②。
根据表格数据可知,当加热4min时二者吸收相同的热量,煤油升高8℃,水升高4℃,即水升高的温度小,那么水的吸热能力强。
考点02 比热容
1. 物理意义
比热容用来表示物质的吸热、放热性能。比热容大的物质,吸(放)热本领强;比热容小的物质,吸(放)热本领弱。
2. 定义
比热容在数值上等于 1kg 某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。
3. 定义公式
4. 单位:焦每千克摄氏度,符号 J/(kg・℃)
5. 性质
比热容是物质本身的一种特性;只与物质的种类、状态有关,与物体质量、吸收或放出热量多少、温度高低、温度变化量无关。
不同物质比热容一般不同;比热容相同的,不一定是同种物质。
同种物质,状态不同,比热容不同(例如水和冰)。
6. 水的比热容较大的应用
(1)供热与冷却:冬天暖气用水作为介质;汽车发动机用水做冷却液。
(2)调节气候:沿海地区昼夜温差小,内陆沙漠砂石比热容小,昼夜温差大。
1. 比热容是初中物理当中重要的概念,比热容的单位是 ,质量相同的不同物质构成的物体比热容不同,吸收相同的热量,比热容越大的物体温度变化 (选填“越大”“相同”“越小”)。
【答案】J/(kg·℃);越小
【解析】比热容的定义式推导单位:其中热量的单位是焦耳,符号为J,质量的单位是千克,符号为kg,温度变化量的单位是摄氏度,符号为℃,因此比热容的单位为焦耳每千克摄氏度,符号记为J/(kg·℃)。
对热量计算公式变形,可以得到。由此式可知,当物体吸收的热量和自身质量都相同时,比热容越大,物体升高的温度变化量就越小。
2. 比热容是反映物质吸、放热本领的物理量,是物质自身的一种性质,每种物质都有自己的比热容。下表列出了一些物质的比热容。
(1)水的比热容是 ,它表示的物理意义是 kg的水温度升高(或降低) ℃所吸收(或放出)的热量为 。
(2)一桶水用掉一半后,剩下的水的比热容 ;水的温度降低时,水的比热容 ;水结成冰后,其比热容 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)质量相等的铝和铜吸收相同的热量后,铜升高的温度更 ;质量相等的水和沙子升高相同的温度,沙子吸收的热量更 。(均选填“多”或“少”)
【答案】(1)4.2×103J/(kg·℃);1kg;1;4.2×103J
(2)不变;不变;变小
(3)大;少
【解析】(1)水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),它表示的物理意义是:1kg的水温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103J。
(2)一桶水用掉一半,或者温度降低时,它的物质种类和状态不变,则剩下水的比热容不变。 水结成冰后, 物质的状态发生改变,则比热容变小。
(3)已知铜的比热容小于铝的比热容,则质量相等的铝和铜吸收相同的热量后,根据公式Q=cm△t可知,此时铜升高的温度更高;
已知水的比热容大于沙子的比热容,则质量相等的水和沙子升高相同的温度,根据公式Q=cm△t可知,沙子吸收的热量更少。
3.(2026·霸州模拟)某小组在探讨太阳能供暖系统储热介质的选材问题时,小明建议使用导热油,小红主张用水。已知导热油的密度和比热容均小于水。当使用两个相同的储热箱分别装满这两种介质时, 的质量更小;若两者的温度均升高10℃, 吸收的热量更多。(均选填“水”或“导热油”)
【答案】导热油;水
【解析】两个储热箱规格相同,都装满了介质,说明导热油和水的体积是相等的。题目已知导热油的密度比水小,根据密度公式可以得出:当体积相同时,物质的密度越小,对应的质量就越小,因此装满储热箱时导热油的质量更小;我们结合吸热公式,再将质量公式代入,就可以推导出。本题中两种介质的体积相同,升高的温度也相同,同时导热油的比热容和密度都小于水,也就是满足,由此可以判断温度升高时水吸收的热量更多。
考点03 热量的计算
设 Δt 表示温度变化量,t₁为初温,t₂为末温。
物体吸收热量:Q 吸 = cm (t₂−t₁)=cmΔt
物体放出热量:Q 放 = cm (t₁−t₂)=cmΔt
【深化点拨】
计算注意要点
所有物理量统一使用国际单位;
区分文字描述:“升高、升高了” 代表温度变化 Δt;“升高到” 代表末温 t₂;
标准大气压下水沸点为 100℃,持续吸热温度不再上升,计算时不能超过沸点。
1. 小杰的妈妈煮茶叶蛋,她将鸡蛋和茶叶等配料入锅,小火煮熟,空气中弥漫着茶叶蛋的浓香,这是 现象。若她将初温为,质量为5kg的水倒入锅中,煮至沸腾,水吸收的热量为 J。(在一个标准大气压下, )
【答案】扩散;
【解析】我们能闻到空气中散发出的茶叶蛋浓香,是因为香味分子在不停地做无规则运动,这种现象属于扩散现象。
在标准大气压下,水的沸点为,根据吸热公式,可计算出水吸收的热量:
;
2. 每年5月21日是联合国确定的“国际茶日”,用电热壶将2kg初温为15℃的水烧至95℃,水吸收的热量为 J。[水的比热容为];用热水冲泡茶叶时,茶叶随水而动,说明力可以改变物体的 。
【答案】;运动状态
【解析】 首先根据吸热公式计算水吸收的热量,计算过程如下:
冲入热水后,茶叶原本静止,在水的作用力下开始运动,由静止变为运动,这一现象说明力能够改变物体的运动状态。
3. 一保温杯中装有质量为200g、温度为25℃的水。将一个质量为100g、温度为100℃的金属块放入杯中,一段时间后杯内水和金属块的温度稳定在30℃,假设金属块放出的热量全部被水吸收,已知水的比热容为 则该金属块的比热容为, J/(kg·℃)。
【答案】
【解析】由题意知,水吸收的热量为:Q吸=c水m水(t-t水)
金属块放出的热量:Q放=c金m金(t金-t)
假设金属块放出的热量全部被水吸收,则Q吸=Q放,
c水m水(t-t水)=c金m金(t金-t)
4.2×103J/(kg•℃)×0.2kg×(30℃-25℃)=c金×0.1kg×(100℃-30℃)
解得:c金=0.6×103J/(kg•℃)。
故答案为:0.6×103。
根据公式 Q=cmΔt,质量 m、吸收热量 Q 相同时,比热容 c 越大,温度变化 Δt 越小。
比热容大小只由物质种类、状态决定,不会随质量、温度变化。
吸热能力强弱判断:相同条件下,升温越慢,吸热能力越强,比热容越大。
高频易错警示
误区 1:物质吸收热量越多,比热容越大。
纠正:比热容是物质固有特性,与吸放热多少无关。
误区 2:体积相同的不同物质可以直接用来探究吸热能力。
纠正:实验需要控制质量相同,密度不同时,体积相等质量不相等。
误区 3:水的温度持续上升,不计限制可以无限升温。
纠正:标准大气压下水达到 100℃沸腾,继续吸热温度不变。
角度01 探究物质吸热性能实验题
解题思路:分清控制变量,理解加热时间代表吸收热量;书写实验结论必须写明控制不变的物理量。
1. 如下图所示,在“比较不同物质吸收热量的情况”实验中,有以下实验器材:两个相同的烧杯、两支温度计、两个规格相同的电加热器、一个秒表、适量的水和食用油。(电加热器每秒放出的热量是一定的,当它浸没在液体中时,可认为液体每秒吸收的热量相同)
(1)实验中,应保证水和食用油的 (选填“质量”或“体积”)相同。
(2)实验中,水和食用油吸收热量的多少可以通过 (选填“升高的温度”或“加热时间”)来反映。
(3)下表是小明记录的实验数据。
加热时间/min
0
1
2
3
4
水的温度/℃
20
24
28
32
36
食用油的温度/℃
20
28
36
44
52
根据实验数据,有两种比较水和油吸热能力的方法:
方法一:水和食用油的温度均达到36℃时,它们吸收的热量Q水 Q油(选填“>”“<”或“=”),说明 (选填“水”或“食用油”)的吸热能力较强;
方法二:水和食用油均被加热 4min时,它们吸收的热量 (选填“相同”或“不同”),食用油的温度变化较 (选填“大”或“小”),说明食用油的吸热能力较 (选填“强”或“弱”)。
(4)实验中用到的实验方法有 和 。
(5)大量实验表明:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般 。物理学中引入了 这一物理量来表示不同物质在这种性质上的差别。
【答案】(1)质量(2)加热时间(3)>;水;相同;大;弱(4)转换法;控制变量法
(5)不同;比热容
【解析】(1)根据Q=cm△t可知,质量相同的不同物质吸收相同的热量时,升高温度大的吸热能力弱,则在实验中,应保证水和食用油的质量相同。
(2)在实验过程中,用相同的加热器加热,根据Q=W=Pt可知,相同时间内放出相同的热量,因此实验中,水和食用油吸收热量的多少可以通加热时间来反映。
(3)方法一:根据表格数据可知, 水和食用油的温度均达到36℃时, 水需要4min,食用油需要2min,则水加热时间更长,那么它们吸收的热量Q水>Q油。根据Q=cm△t可知,水的吸热能力强。
方法二:根据Q=W=Pt可知, 水和食用油均被加热 4min时,它们吸收的热量相同。食用油升高32℃,水升高16℃,即食用油升高的温度大,那么食用油吸热能力减弱。
(4)在实验过程中,需要控制水和食用油的质量相同,即使用控制变量法。物质的吸热能力强弱不能直接观察,将其转化为加热时间长短或升高温度大小,因此还使用转换法。
(5)大量实验表明:不同物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般不同。物理学中引入了比热容这一物理量来表示不同物质在这种性质上的差别。
2. 小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。
(1)器材:相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个,以及 (填测量工具)、托盘天平(含砝码)、水和煤油。
(2)选取两个相同规格的电加热器进行实验,目的是通过比较 来比较物质吸收热量的多少。
(3)实验中选取初温不同、 相同的水和煤油,分别倒入烧杯中,用电加热器加热,当它们吸收相同的热量时,通过比较 来比较不同物质吸热能力的强弱。
(4)如图2所示,小姜正确使用温度计测量液体的温度,按照图中 (选填“A”“B”或“C”)方法读数是正确的;实验中某时刻温度计示数如图3所示,为 ℃。
(5)部分实验数据如下表所示,分析数据可得出结论: (选填“水”或“煤油”)的吸热能力更强,请你简要写出分析过程: 。
加热时间/min
0
1
2
3
4
……
10
水的温度/℃
30
34
38
42
46
……
70
煤油的温度/℃
10
18
26
34
42
……
90
【答案】(1)秒表(2)加热时间的长短(3)质量;升高的温度(4)B;66
(5)水;从0min到10min 相同质量的水和煤油吸收相同的热量,水升高40℃,煤油升高80℃,所以水的吸热能力更强
【解析】(1)根据实验原理,需要测量加热时间来间接反映物质吸收热量的多少,所以需要秒表。
(2)相同规格的电加热器在相同时间内放出的热量相同,物质吸收的热量相同,因此可通过比较加热时间来比较物质吸收通过比较加热时间来比较物质吸收热量的多少,这是转换法的应用。
(3)根据控制变量法,要比较不同物质的吸热能力,应控制水和煤油的质量相同;吸收相同热量时,通过比较升高的温度来判断吸热能力,升高温度越低,吸热能力越强。
(4)读数时,视线应与温度计内液柱的上表面相平,A 是俯视读数偏大,C 是仰视读数偏小。假设图 3 中温度计的分度值为 1℃,液柱在 0℃以上,示数为66℃。
(5)根据表格数据,从0min到10min相同质量的水和煤油吸收相同的热量,水升高40℃,煤油升高80℃,所以水的吸热能力更强。
故答案为:(1)秒表;(2)加热时间的长短;(3)质量;升高的温度;(4)B;66;(5)水;从0min到10min 相同质量的水和煤油吸收相同的热量,水升高40℃,煤油升高80℃,所以水的吸热能力更强。
角度02 比热容热量计算题
审题区分吸热还是放热,找准初温、末温,计算温度变化 Δt;
统一所有物理量单位;
代入公式计算;
留意液体沸点限制,判断末温能否持续上升。
1. (2025·黑龙江) 质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 (填“相同”或“不同”)的;若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收,可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】相同;50
【解析】(1)热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的种类有关,与质量以及是否完全燃烧等无关,所以质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值相同;
(2)酒精完全燃烧放出的热量:
Q放=m酒精q=420×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×107J;
由于完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收,所以:
Q吸=Q放=1.26×107J,
根据Q吸=cmΔt可得,水的质量为:
。
2. 小明在吃火锅时发现不同的汤锅沸腾的时间不相同,于是想了解汤锅(菌汤为例)和水吸热能力的差别。他用同一卡式炉(燃料为丁烷)分别将质量均为500g的水和菌汤加热至恰好沸腾,记录的相关数据如表所示。若单位时间内水和菌汤吸收的热量相等,卡式炉每分钟完全燃烧2g 的丁烷,丁烷的热值为 水的比热容为 下列说法中正确的是( )
加热时间/min
初温/℃
末温/℃
水
3
28
98
菌汤
2
28
100
A.将水和菌汤加热至恰好沸腾的过程中,菌汤消耗燃气更多
B.卡式炉加热效率约为53.3%
C.加热2m in,菌汤吸收的热量为
D.菌汤的比热容为
【答案】B
【解析】,每分钟燃气质量,
1min燃料放热:
水吸热:
3min总放热:
A、水加热3min,菌汤2min,水消耗燃气更多,A错误;
B、加热效率,B正确;
C、单位时间吸热相等,,C错误;
D、,D错误;
3. 天然气是一种清洁能源。小华用天然气灶将一壶水烧开,收集的数据如下:水壶里水的质量为3kg,初温20℃,末温100℃,天然气灶烧水的效率为40%。已知,。求:
(1)水吸收的热量。
(2)天然气完全燃烧所放出的热量。
(3)烧水过程中消耗多少m3的天然气?
【答案】;;
【解析】(1)解:根据可知,水吸收的热量
(2)解:根据可知,天然气完全燃烧所放出的热量
(3)解:根据可知,烧水过程中消耗天然气的体积
角度03 利用比热容解释自然与生活现象
答题模板
1. 点明两种物质比热容大小关系;
2. 结合 Q=cmΔt 分析,吸收或放出相同热量时,比热容大的物质温度变化更小;
3. 结合现象得出结论。
1. (2025·东营)如图是中国自主产权的盾构机工作时的模拟场景。盾构机前端安装了“削铁如泥”的刀盘,刀盘旋转工作时会产生大量的热,这是通过 方式改变物体内能的。工作中需要用水给刀片降温,主要利用了水的 较大的特性。
【答案】做功;比热容
【解析】刀盘旋转工作时会产生大量的热,摩擦力会做功,这是通过做功改变物体内能,利用水降温,是由于水的比热容较大。
2. (2026·藤县模拟)结合自然地理与物理知识,下列说法正确的是( )
A.山地昼夜温差大,是因为砂石比热容大
B.大气压随海拔升高而增大
C.雷雨天气先看到闪电后听到雷声,因为光速远大于声速
D.冰川融化是凝固放热过程
【答案】C
【解析】A.山地多砂石,砂石的比热容较小,在吸收或放出相同热量时,砂石的温度变化更明显,因此山地昼夜温差更大,故A错误;
B.大气压强会随海拔升高而降低,海拔越高,空气越稀薄,大气压强就越小,故B错误;
C.闪电和雷声是同时产生的,真空中光速约为,空气中的声速约为,光速远大于声速,所以闪电传播到观察者位置的时间远短于雷声传播的时间,因此我们会先看到闪电,后听到雷声,故C正确;
D.冰川融化是固态的冰变为液态水的过程,这个物态变化是熔化,熔化过程需要吸收热量;凝固是液态变为固态的放热过程,和冰川融化的过程不符,故D错误。
3. (2026·十堰模拟)阳光明媚的假日,小红随爸妈到长江边游玩时,小红感觉江水温度明显比岸上砂石温度要低,最有助于解释该现象的物理知识是( )
A.水是液体,砂石是固体 B.水会汽化,砂石不会汽化
C.水的密度比砂石的密度大 D.水的比热容比砂石的比热容大
【答案】D
【解析】小红随爸妈到长江边游玩时, 会感觉江水温度明显比岸上砂石低,原因是水的比热容更大,因为水的比热容远大于砂石的比热容,根据Q=cm△t可知,当二者吸收相同的热量时,水升高的温度远小于砂石升高的温度。
故选D。
4. (2025·梧州模拟)在日常生活中,如果不慎被沸水烫伤,医学建议应立即用大量流动的冷水冲洗创面,避免烫伤加重。这主要利用了水具有较大的
A.密度 B.沸点 C.比热容 D.凝固点
【答案】C
【解析】水的比热容大小,即质量相同的水升高相同的温度时可以吸收更多的热量,具有良好的降温效果,因此不慎被沸水烫伤,医学建议应立即用大量流动的冷水冲洗创面,故C正确,而ABD错误。
1. (2026九下·西安中考)春季出现“倒春寒”的低温天气时,农民常用给秧田灌水的方式以防止秧苗冻坏,这是利用了水的比热容 的特点。某天傍晚在一块稻田里灌入 的水,夜晚水的温度降低了 ,此过程中水放出的热量为 J。[水的比热容,
【答案】大;6.3×108
【解析】水的比热容大,相同质量的水和其他物质相比,降低相同温度时能放出更多热量,夜晚保护秧苗不被冻坏。水放出的热量。
2. (2026·凉山)已知某型号电热水壶的额定电压为220 V,加热电阻为48.4Ω,接入家庭电路中正常工作。将质量为2kg,初温为15℃的水加热200s,加热效率为84%,电热水壶产生的热量为 J,水上升的温度为
【答案】2×105;20
【解析】电热水壶产生的热量,水吸收的热量Q吸=,所以水温度变化量。
3. (2026·广安)某折叠卡式炉如图所示,它采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 kg水,用卡式炉给水加热使之温度升高了50℃,丁烷完全燃烧释放了的能量。此过程通过 (选填“做功”或“热传递”)方式增大了水的内能,该卡式炉烧水的效率为 。水的比热容为。
【答案】热传递;50%
【解析】水吸收热量温度升高,是通过热传递方式增大内能。水吸收的热量:
丁烷完全燃烧放出的热量Q放= 8.4×105J,则卡式炉烧水的效率:
故答案:热传递;50%。
4. (2026·凉山) AI数据中心内的CPU、内存、硬盘等大量服务器组件,运行时会消耗巨额电能,同时产生大量热量。某数据中心采用“液冷散热”方案,把数据中心密封后浸没于深海,利用海水实现降温,主要是利用海水具有较大的( )
A.密度 B.热值 C.电阻 D.比热容
【答案】D
【解析】 A、密度是单位体积物质的质量,和吸热降温无关,故 A 错误
B、热值是燃料完全燃烧放热多少的特性,海水不可燃,与散热无关,故 B 错误
C、电阻是导体对电流的阻碍作用,和吸热散热无关,故 C 错误
D、比热容大的物质,相同质量升高相同温度能吸收更多热量,海水比热容大,适合用来吸收服务器热量降温,故 D 正确
5. (2026·台湾)将甲、乙、丙三个质量相等的金属块,分别以相同的稳定热源加热,其温度与加热时间的关系如图。若加热过程中无热量散失,甲、乙、丙的比热分别为、、,则下列比热的大小关系何者最合理?( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】解:甲、乙、丙三个质量相等的金属块,分别以相同的稳定热源加热,相同时间吸收的热量相等,根据知,升温越快表示比热容越小,根据图中甲乙图线平行,升温快慢相同,故比热容相等,而丙图较平缓,升温慢,说明比热容较大,故。
6. (2026·成都)锻造钢制零件时常将零件加热至高温后浸入水中快速冷却,即“淬火”。某课外研究小组在实验室模拟“淬火”过程如下:在17℃的室温环境下,用酒精灯将质量为100g的钢片均匀加热至高温后立即浸没于100g水中,水温升至40℃后缓慢下降。加热钢片消耗酒精1.4g,酒精完全燃烧。不考虑水的汽化,忽略钢片转移至水中过程热量损失,假设钢片放出的热量完全被水吸收。已知水的比热容为 钢的比热容为 酒精的热值为3.0×107J/ kg。下列计算结果正确的是( )
A.水吸收的热量为
B.酒精燃烧释放的热量为
C.钢片吸热后温度升高233℃
D.加热钢片过程中能量转化效率为23%
【答案】C
【解析】A、水吸收的热量:Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×(40℃﹣17℃)=9.66×103J,故A错误;
B、1.4g酒精完全燃烧产生的热量:Q放酒精=m'q=0.0014kg×3×107J/kg=4.2×104J,故B错误;C、水吸收的热量等于钢片放出的热量,Q放钢=c钢m钢Δt钢=0.46×103J/(kg•℃)×0.1kg×(t﹣40℃)=9.66×103J;故钢片的末温t=250℃,钢片吸热后温度升高250℃﹣17℃=233℃,故C正确;
D、加热钢片过程中能量转化效率为
η25.5%,故D错误。
7. (2025·新疆) 小杨家的电热水壶的容量为2L,用该电热水壶烧水时,壶内水温低于80℃时,加热效率是90%;壶内水温高于80℃时,加热效率是84%。已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),若冬天自来水的温度比夏天的低15℃,则该电热水壶把2L的自来水烧开,冬天比夏天多消耗的电能约为( )
A.150kJ B.145kJ C.143kJ D.140kJ
【答案】D
【解析】由热量计算公式分析可知,冬天和夏天的加热量分别为
所以冬天多吸收的热量
多消耗的电能Q=,故D正确,ABC错误。
8. (2026·绥化中考)利用如图甲所示的装置比较不同物质吸收热量的情况。
(1)两烧杯中分别装入 (选填“质量”或“体积”)相等的水和食用油。
(2)利用相同的电加热器加热,通过 间接反映水、食用油吸收热量的多少。
(3)根据实验数据绘制温度与时间的关系图像如图乙所示。分析可知 (选填“A”或“B”)是食用油的温度随时间变化的关系图像, (选填“食用油”或“水”)的吸热能力较强。
加热时间/min
0
2
4
6
水的温度/℃
30
38
46
54
食用油的温度/℃
30
47
63
80
【答案】(1)质量(2)加热时间(3)A;水
【解析】(1) 本实验采用控制变量法,要比较不同物质的吸热能力,需控制两种物质的质量相同,只改变物质种类;若控制体积相等,水和食用油密度不同,实际质量会不相等,干扰实验结果。
(2) 相同电加热器单位时间放出热量相等,不计热量损耗时,物质吸收热量多少等于加热器放出热量,因此加热时间越长,吸收热量越多,通过加热时间间接反映吸热量(转换法)。
(3) 吸收相同热量(加热时间相同)时,食用油升温更快。对照表格:加热 2min,水升温 8℃,食用油升温 17℃,升温更快的是食用油,对应图中斜率更大的直线A;B 为水。判断吸热能力:相同加热时间(吸收热量相同、质量相同),水温度变化更小,说明升高相同温度时水能吸收更多热量,因此水的吸热能力更强(比热容更大)。
9. (2026·苏州)小区使用管道天然气为住户供气,所用天然气热值为 某天,小明家利用燃气热水器将20kg的水从20℃加热到40℃,热水器的加热效率为80%。已知水的比热容 求:
(1)水升温吸收的热量Q吸。
(2)消耗的天然气体积V。
【答案】;
【解析】(1)解:先计算水温变化:
根据物体吸热公式,
代入数据:
(2)解:由加热效率公式,变形求天然气完全燃烧放出的总热量:
气体燃料放热公式,变形求天然气体积:
⚡基础速刷
1. (2026·烟台)夏日炎炎,游泳的人上岸后会感到很凉爽,这是因为水蒸发 (选填“吸收”或“放出”)热量;海滩上的沙子烫脚,而海水却是凉凉的,这是因为海水的比热容 (选填“大于”或“小于”)沙子的比热容:漫步沙滩,可闻到大海的“味道”,这说明 。
【答案】吸收;大于;分子在永不停息地做无规则运动
【解析】人上岸后身上的水发生蒸发,蒸发属于汽化现象,汽化过程吸收热量,带走人体热量,所以人会感到凉爽;海水与沙子吸收相同热量时,沙子升温更明显,说明海水的比热容大于沙子的比热容;能闻到大海的气味,是气味分子扩散到空气中,说明分子在永不停息地做无规则运动。
2. 两个相同的容器中分别装有质量相等的甲、乙两种液体,用相同的热源分别加热,液体温度与加热时间的关系如图2所示。分析图像可知,如果加热相同的时间,甲液体升高的温度比乙液体升高的温度 ;如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量比乙液体吸收的热量 (前两空均选填“多”或“少”)。由此可知:甲液体的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙液体的比热容。
【答案】大;少;小于
【解析】根据图片可知, 如果加热相同的时间,那么甲的温度在乙的温度上方,即甲液体升高的温度比乙液体升高的温度大。
如果升高相同的温度,则甲的加热时间小于乙的加热时间,那么甲吸收的热量小于乙吸收的热量。
根据Q=cm△t可知,甲液体的比热容小于液体的比热容。
3. 夏天路上洒水车洒水降温利用了水蒸发 (选填“吸热”或“放热”)。选用水来冷却洒水车的发动机,是因为水的比热容 (选填“大”或“小”),如果水箱装有质量为20kg的水,水温从20℃上升到70℃,水吸收了 J的热量。
【答案】吸热;大;
【解析】夏天路上洒水车洒水降温利用了水蒸发吸热进行降温, 拖拉机发动机用水作冷却液是因为水的比热容大,在同样吸放热的情况下,温度变化小;水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×20kg×(70℃-20℃)=4.2×106J。
4. 小明在家用热水加热盒装牛奶,这是通过 的方式改变了牛奶的内能;将初温为20℃、质量为300g的牛奶加热到40℃,吸收的热量是 J。[牛奶的比热容
【答案】热传递;
【解析】用热水浸泡盒装牛奶时,热水温度高于牛奶温度,热量从高温的热水转移到低温的牛奶上,没有通过做功的形式改变内能,这种高低温物体间热量转移的方式叫做热传递,因此是通过热传递改变牛奶内能。
牛奶质量m=300g=0.3kg,温度变化量Δt=40℃-20℃=20℃,吸热公式:Q吸=c牛奶mΔt代入数据:
Q吸=c牛奶mΔt=2.5×103J/(kg℃×0.3kg×20℃=1.5×104J。。
5. (2026·中江模拟)在太阳的照射下太阳能热水器中水温升高,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)方式改变其内能的。某太阳能热水器存水50kg,经过一段时间后水温升高了,则这些水共吸收了 J的热量。[]
【答案】热传递;
【解析】改变物体内能分为做功、热传递两种途径,太阳能热水器工作时水接收太阳辐射的热量,水温升高、内能随之增大,整个过程不存在能量做功转化,依靠热量转移实现内能变化,属于热传递改变内能。结合代入对应数值完成吸热计算,。
6.如图所示是热管的工作原理图,当热管的热端受热时,吸液芯里的液体吸收热量变成蒸气,这一过程叫 (填物态变化的名称),蒸气在管子里跑到冷端 (选填“吸收”或“放出”)热量变成液态,液体通过吸液芯又回到热端。这一过程循环进行,不断地将热量从热端带到冷端。若50g的该液体吸收2400J的热量后,温度升高了40℃,则该液体的比热容为 J/(kg·℃)。
【答案】汽化;放出;
【解析】热管的热端受热后,吸液芯里的液体吸收热量,由液态变为气态,发生了汽化现象。
蒸气在冷端温度降低,遇冷变为液体,发生液化,放出热量。
根据,液体的比热容为:
。
7.如图,利用了“水的比热容大”这一特性的是( )
A.利用水冷却
B.利用水做功
C.利用水造雪
D.利用水扑火
【答案】A
【解析】A、描述的是利用水冷却,水的比热容较大,相同质量的水和其他物质相比,升高相同温度时可以吸收更多热量,因此水常被用作冷却介质,比如汽车发动机就常用水来冷却,这个场景正是利用了水比热容较大的特性,故A符合题意。
B、描述的是利用水做功,该过程是将水的内能转化为机械能,典型例子就是加热水得到水蒸气,依靠水蒸气推动机械做功,利用的是内能转化的原理,和水比热容大的特性没有关系,故B不符合题意。
C、描述的是利用水造雪,造雪过程中液态的水转变为固态的雪,属于凝固物态变化,利用的是水能够凝固的物态变化特性,和比热容无关,故C不符合题意。
D、描述的是利用水扑火,水灭火的原理是水蒸发时吸收大量热量,使可燃物的温度降低到着火点以下,同时水形成的水蒸气可以隔绝可燃物与空气接触,从而灭火,并没有利用水比热容大的特性,故D不符合题意。
8. 大悟县作为“中国名茶之乡”,拥有丰富的茶叶资源和深厚的茶文化底蕴。其中最著名的是大悟绿茶,是鲜茶叶经摊青、杀青、揉捻、干燥而制成。下列说法正确的是( )
A.绿茶摊青过程中,鲜叶中的水分不断蒸发,由液态变为气态,水分子间的间隙会变小
B.杀青过程中,把新鲜茶叶倒进炙热的锅里翻炒,主要是通过做功的方式增大茶叶的内能
C.炒茶时能闻到茶香,说明分子在不停地做无规则运动
D.干燥的过程中,茶叶的温度升高,茶叶的比热容变大
【答案】C
【解析】A.绿茶摊青时,鲜叶内的水分会蒸发,水分从液态转变为气态,分子之间的间隔会增大,因此A错误;
B.杀青过程中,温度很高的铁锅通过热传递的方式把热量传递给茶叶,因此茶叶的内能会增加,因此B错误;
C.炒茶的时候能够闻到茶叶的香气,这是扩散现象,是因为茶香分子在永不停息地做无规则运动,扩散到空气中后被人感知到,因此C正确;
D.比热容是物质本身的一种特性,仅和物质的种类与状态有关,茶叶干燥过程中含水量不断降低,整体的比热容会随着含水量减少而变小,因此D错误。
9. 下列说法正确的是( )
A.物体内能增加,一定从外界吸收热量
B.夏天向教室内洒水降温是利用水的比热容大
C.物体内能减少时,温度可能不变
D.液体的温度升高,只有在表面的分子热运动才会变剧烈
【答案】C
【解析】A:改变物体内能有做功和热传递两种方式,因此物体内能增加,有可能是物体吸收了热量,也有可能是外界对物体做功,因此A错误。
B:水在蒸发过程中会吸收热量,从而降低周围环境的温度,夏天在地面洒水降温正是利用了蒸发吸热的特点,因此B错误。
C:当物体内能减少时,温度不一定发生改变,例如晶体在凝固过程中,会持续放出热量导致内能减小,但温度会保持不变,因此C正确。
D:当液体温度升高时,液体内部和表面的分子热运动都会变得更剧烈,因此D错误。
10. (2026·鼎城模拟)质量相等的铜块和铝块,升高相同温度时(已知c铝>c铜),则有( )
A.两者吸收的热量一样多 B.铜块吸收的热量多
C.铝块吸收的热量多 D.无法比较
【答案】C
【解析】物体吸收热量的计算公式为:,已知铜块、铝块质量相等,升高的温度相同,且比热容,根据公式可知,比热容越大,物体吸收的热量越多,因此铝块吸收的热量更多。
11. 我国幅员辽阔,相同纬度上内陆地区的气温变化比沿海地区大得多,其主要原因是( )
A.地势高低不同 B.水和干泥土比热容不同
C.离太阳远近不同 D.日照时间不同
【答案】B
【解析】A、题干限定相同纬度区域,不涉及地势高低带来的气温差异,该因素不是题干现象的主要成因,故A错误。
B、水的比热容远大于砂石、泥土,吸收或放出同等热量时,砂石温度升降幅度更大;内陆多砂石,沿海多水,因此内陆温差更大,该解释符合物理规律,故B正确。
C、同一纬度区域到太阳的距离基本一致,不存在远近差别,无法解释温差区别,故C错误。
D、同纬度地带日照时长相差很小,不能作为温差差距大的主要原因,故D错误。
12. 沿海城市一年四季的温差比内陆城市小,其主要原因是( )
A.海水能反射太阳光 B.水的比热容大
C.沿海风力大 D.水的热值大
【答案】B
【解析】A、海水反射太阳光不是造成温差小的主要原因,故A错误;
B、水的比热容较大,相同质量的水和砂石相比,吸收或放出相同热量时,水的温度变化更小,因此沿海城市温差比内陆小,故B正确;
C、沿海风力大不是温差小的主要原因,故C错误;
D、热值是燃料燃烧放热的特性,与温度变化无关,故D错误。
13.依据表格中的数据,下列说法正确的是( )
物质
比热容c/ 【J/(kg·℃)】
水
4.2×103
煤油
2.1×103
砂石
约0.92×103
A.一杯水倒出一半,杯内剩余水的比热容变小
B.水和砂石放出相等热量,水的温度降低得较多
C.水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J
D.质量相等的水和煤油,吸收相等热量,煤油温度升高得较多
【答案】D
【解析】A、比热容是物质固有属性,与质量无关,倒出一半水,剩余水比热容不变,A错误;
B、,放出热量相等时,质量未知,无法比较降温多少,B错误;
C、水的比热容含义:1kg水温度升高吸热,缺少1kg质量条件,C错误;
D、相同、相同,,由可知煤油升温更多,D正确。
14. 如图,青铜冰鉴是我国战国时期的盛酒器。夏天,在鉴缶之间装冰块,可使缶内美酒变凉;冬天,在鉴缶之间装热水,可使缶内美酒变热并起到保温作用。下列说法正确的是( )
A.冰块的温度很低,没有内能
B.冰块熔化时吸热,温度不变,内能不变
C.用水保温,是因为水的比热容大
D.装热水时,热水将温度传给美酒
【答案】C
【解析】A.内能由物体内部分子动能与分子势能共同组成,一切物体在任何温度下都具有内能。冰块即便温度低于0℃,内部分子仍在不停做无规则热运动,分子势能客观存在,因此冰块依旧拥有内能,故A错误。
B.冰属于晶体,晶体熔化的特点是持续吸热、温度保持熔点不变;熔化过程中吸收的热量用来增大分子势能,物体的内能不断增大,因此冰块熔化时内能变大,故B错误。
C.水的比热容在常见物质中相对较大,依据放热公式Q放=cmΔt可知,在质量相同、降温幅度一致时,水能够释放更多的热量,所以常选用水作为保温介质,故C正确。
D.热传递的发生条件是两物体间存在温度差,能量自发由高温物体转移至低温物体;装入热水时热水温度更高,热量由热水传递给美酒,故D错误。
15. (2026·广东模拟)我国望宇登月服的通风服和水冷服选用水作为控温介质,主要是因为水( )
A.具有弹性 B.比热容较大 C.可以导电 D.密度较大
【答案】B
【解析】水作为控温介质,主要是由于物体吸收或者释放热量后,物体的温度变化较小,结合公式分析可知,水的比热容大,故B正确,ACD错误
16. 我国北方楼房中的暖气用水作为介质,这主要是因为( )
A.水的密度大 B.水的热值高
C.水的质量大 D.水的比热容大
【答案】D
【解析】由吸热、放热计算公式Q=cmΔt可得,物体吸放热总量由比热容、质量、温度变化量三个因素共同决定。水拥有较大的比热容数值,在控制水与其他备选介质质量一致、降温幅度相同的条件下,依据公式推导可知水能够释放出更多的热量。北方供暖系统依靠介质循环流动输送热能,选用水充当供暖介质时,水循环流经暖气片向外散热,同等工况下水释放热量更多,可高效提升室内环境温度;除此之外,水源取材便捷、成本低廉,化学性质稳定不易腐蚀管道,综合多重优势被广泛应用在楼房暖气设备中。综上北方楼房暖气选用水做传热介质,核心原理是水的比热容大,D选项表述正确,A、B、C三项不符合物理规律。
17. (2026·邛崃模拟)在“比较不同液体的吸热情况”实验中,用相同的酒精灯对四种液体加热,在相同时间内,水、甲、乙、丙吸收的热量相等,得到如下表所示的数据,已知水的比热容为。下列分析正确的是( )
序号
液体
质量/g
升高的温度/℃
加热时间/min
1
水
200
10
7
2
甲
200
20
10
3
乙
400
20
14
4
丙
400
15
14
A.实验过程中液体吸收的热量等于酒精完全燃烧放出的热量
B.比较第1、2两次实验可得,甲液体的吸热性能比水的吸热性能强
C.比较第3、4两次实验可得,乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能强
D.乙液体的比热容为
【答案】D
【解析】A.在加热过程中,酒精燃烧放出的热量肯定会有散失,则液体吸收的热量小于酒精完全燃烧放出的热量,故A错误;
B.根据表格数据1、2可知,液体质量相同,甲升高20℃加热10min,说明甲水升高10℃需要加5min,对比第一次实验,甲水升高10℃只需要加热7分钟,即质量相同、升高的温度相同,甲加热时间短,吸收的热量少,说明甲液体的吸热性能比水的吸热性能弱,故B错误;
C.根据表格数据可知,实验3、4中液体质量相同,加热时间相同,即吸收热量相同,乙升高的温度较多,说明乙液体的吸热性能比丙液体的吸热性能弱,故C错误;
D.根据表格数据可知,水加热,乙加热,因此,即;
解得:,故D正确。
🚀能力跃升
1. 南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中说:“书灯勿用铜盏,惟瓷盏最省油。”瓷盏比铜盏省油是因为陶瓷的比热容较 ,升温较慢,可以减少油的蒸发。图2是质量相同的铜和陶瓷的温度随吸收热量变化的图像,其中a是 。
【答案】大;铜
【解析】【解答】根据题意可知,陶瓷升温较慢,即相同时间内升高的温度较小,根据Q=cm△t可知,此时陶瓷的比热容较大。
如下图所示,质量相同的物质a、b吸收相同的热量时,a升高的温度大于b升高的温度,则a的比热容小于b的比热容,那么a为铜,b为陶瓷。
2. (2026·宜都模拟)小明在课后实践活动中,从厨房冰箱中取出冰块,探究其熔化规律。他取质量为1kg的冰块放入容器中,用恒定功率的加热器对其均匀加热,记录下温度随时间变化的图像如图所示。已知水的比热容为,加热过程中吸热功率保持不变。熔化过程中吸收的热量是 J,加热过程中,电能最终主要转化为水的 能。
【答案】;内
【解析】(1)根据题意可知,1kg的水温度升高了40℃吸收的热量为;
根据图片可知,水升温40℃用时4min(14min-10min),而冰的熔化过程用时8min(10min-2min),则熔化过程吸收的热量为;
(2)加热过程中,消耗了电能,最终主要转化为水的内能。
3. 某物理兴趣小组为了探究地球表面吸收太阳能的本领,做了如下实验:用一脸盆装10kg的水,水的表面积为0.3m2,经过太阳光垂直照射20min,水温升高了10℃。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。实验中水吸收了 J热量,平均每分钟每平方米水面吸收的热量是 J,若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度,至少需要燃烧 m3的液化气。(假设液化气燃烧放出的热量全部被水吸收,液化气的热值是4.2×107J/m3)
【答案】4.2×105;7×104;0.01
【解析】首先根据吸热公式计算实验过程中水吸收的总热量:
再将水吸收的总热量按受热面积和加热时间分摊,得到平均每分钟每平方米水面吸收的热量:
若改用液化气加热且液化气放出的热量全部被水吸收,则燃烧放热等于水吸收的热量,即
结合热值的计算公式变形,可得需要液化气的体积:
4.同学们通过地理课的学习知道,温带海洋性气候大多分布在沿海地区,而温带大陆性气候大多分布在内陆地区。图3所示为两气候地区的全年温度变化曲线,从物理的角度分析,下列说法正确的是( )
A.A气候为温带大陆性气候
B.B气候为温带海洋性气候
C.A气候的气温变化小,是因为海水的比热容大
D.B气候的气温变化大,是因为沙子放出的热量多
【答案】C
【解析】AB.根据图3可知,A地全年气温变化大约在20℃左右,B地全年气温变化大约在35℃左右,则A地的气温变化小于B地,则A应该为温带海洋性气候,B地为温带大陆性气候,故AB错误;
CD. A气候的气温变化小, B气候的气温变化大,根据Q=cm△t可知,则A地海水的比热容较大,B地沙子的比热容较小,故C正确,D错误。
5. 如图所示,在“比较不同物质的吸热情况”的实验中,两容器中分别装有250mL、初温均为20℃的煤油和水,用相同的电加热器,同时持续加热两杯液体直至其沸腾,测得不同时间下两种液体的温度,如图中斜线甲、乙是由实验数据得到的部分图像。已知:水的比热容是,水的密度为,煤油的密度为,当地水的沸点为100℃,煤油的沸点为150℃。则下列对本次实验的分析正确的是( )
A.煤油和水达到沸点的时间之比为13∶20
B.分析可知水的吸热图线是斜线甲
C.甲、乙两杯液体的吸热之比始终为5∶2
D.煤油比热容为
【答案】A
【解析】根据题意可知,水的质量m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×2.5×10-4m3=0.25kg;煤油的质量m油=ρ油V= 0.8×103kg/m3×2.5×10-4m3=0.2kg;
B.根据Q=cm△t可知,水的比热容大,则质量相同的水和煤油吸收相同的热量时,水升高的温度比煤油小,因此甲是煤油的图线,乙是水的图线,故B错误;
C.在实验中,用相同的电加热器同时加热,根据Q=W=Pt可知,相同时间内两种液体吸收的热量相同,所以吸热之比始终是1:1,故C错误;
D.根据图像可知,加热180s时,煤油的温度升高到70℃,水的温度升高到40℃,此时两种液体吸收的热量相同,即Q水=Q油,
c水m水△t水=c油m油△t油,
4.2×103J/(kg•℃)×0.25kg×(40℃-20℃)=c油×0.2kg×(70℃-20℃),
解得:c油=2.1×103J/(kg•℃),故D错误;
A.综上所述,煤油从20℃升高到150℃需要吸收的热量Q油=c油m油△t油=2.1×103J/(kg•℃)×0.2kg×(150℃-20℃)=54600J;
水从20℃升高到100℃吸收的热量Q水=c水m水△t水=4.2×103J/(kg•℃)×0.25kg×(100℃-20℃)=84000J;
相同时间放出的热量相同,则煤油和水达到沸点的时间之比为54600J:84000J=13:20,故A正确。
6.如图甲、乙所示,规格相同的A、B两杯中分别装有300g和400g的牛奶,并用不同加热器同时对其加热,根据所记录的数据分别得到图丙的温度与加热时间的关系图像A和B,已知加热器的加热效率相同,牛奶的比热容为(液体加热过程均未达到沸点),则下列说法正确的是( )
A.B杯中牛奶每分钟吸收的热量为
B.甲、乙图中的加热器每分钟放出的热量之比为8∶9
C.若将A、B两杯中的牛奶都从加热至,需要的时间之比是2∶3
D.若两杯牛奶都从加热5min,A、B两杯牛奶升高的温度之比为3∶4
【答案】C
【解析】A.丙中牛奶3min内温度升高了20℃,根据Q=cmΔt知,每分钟吸收的热量为,故A错误;BC.A杯中牛奶每分钟吸收的热量;
由题意可知,加热器的加热效率相同,故甲图中的加热器每分钟放出的热量之比应为A、B杯中牛奶每分钟吸收的热量之比,即 ;
将A、B两杯中的牛奶都从20℃加热至60℃,由Q=cmΔt得,A、B两杯中的牛奶需要的时间之比是 ;故B错误,C正确;
D.丙中的A平均每分钟升高10℃;乙中的B平均每分钟升高 ;则同时加热5min,A、B两杯牛奶升高的温度之比为 ,故D错误。
7. 质量均为0.5kg的水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,它们温度随时间变化的关系如图所示。已知水的比热容为,。下列说法中正确的是( )
A.0~12min乙温度降低了20℃
B.0~12min甲物质放出了的热量
C.乙物质的比热容为
D.0~12min乙物质放出了的热量
【答案】C
【解析】A.根据图像可知,0~12min乙温度从60℃降到20℃,降低了:60℃-20℃=40℃,故A错误;
BCD.根据题意可知,水与液体的质量相同,经过相同时间,水与液体放出热量相同。甲降低的温度低于乙降低的温度,由可知,甲物质的比热容较大,则甲物为水。
0~12min甲物质即水与乙放出热量均为,故BD错误。
乙物质的比热容为,故C正确。
🌟思维挑战
1. 将甲、乙、丙三块质量相等的金属加热到相同的温度后,放到表面平整的石蜡上。一段时间后,石蜡不再熔化,观察到的现象如图5所示,则三块金属放出的热量 (选填“相同”或“不同”),三块金属中比热容最大的是 ,你的理由是: 。
【答案】不同;丙;金属块丙下方的石蜡熔化快,说明金属块丙放出的热量多。甲、乙、丙的初温、末温都是相等的,则温度变化值就是相同的,根据公式Q放=cm△t可知,金属块丙的比热容比较大。
【解析】根据图片可知,金属块甲、乙、丙的初温、末温都是相等的,则温度变化值就是相同的。金属块丙下方的石蜡熔化快,说明金属块丙放出的热量多。根据公式Q放=cm△t可知,金属块丙的比热容比较大。
2. 我国研发的新型碳纤维复合材料比热容大,密度约为钢的四分之一 。关于该复合材料说法正确的是( )
A.比热容大说明吸热能力弱
B.放入水中一定处于漂浮状态
C.飞机大量使用该材料可增加自重
D.与等质量的实心钢相比体积更大
【答案】D
【解析】A.比热容大说明吸热能力强,故A错误;
B.新型碳纤维复合材料的密度为:
,
碳纤维复合材料的密度大于水的密度,所以该实心碳纤维复合材料在水中是下沉的,故B错误;
C.该材料的密度很小,飞机大量使用该材料可减轻自重,故C错误;
D.根据可知:该复合材料与等质量的实心钢球相比,体积更大,故D正确。
3. 两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示。根据图像可知( )
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.如果升高相同的温度,两种液体吸收的热量相同
C.加热时间相同,甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量
D.加热时间相同,甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度
【答案】A
【解析】AB.根据图片可知,质量相同的甲、乙两种液体升高相同的温度,甲的加热时间更长,吸收的热量更多,根据公式可知,甲的比热容大,故A正确,B错误;
C.根据图片可知,同一热源加热,发热功率相同,则相同的时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同,故C错误;
D.根据图片可知,质量相同的甲、乙两种液体加热相同的时间,乙升高的温度更大,故D错误。
4. 为比较不同物质吸热本领,某小组分别在相同容器中加入质量均为 100 g 的水和食用油,用相同加热器进行加热。不考虑热损失,且水和食用油在相同时间内吸收热量相等,测得它们温度随时间变化的图像如图所示。c水 = 4. 2 ×103 J/(kg · ℃),下列说法正确的是( )
A.加热 3 min,水吸收的热量大于油吸收的热量
B.A 是油的升温图像,其比热容为 2. 8 ×103 J/(kg · ℃)
C.1 ~ 2 min,水吸收的热量为 1. 4 ×103 J
D.另一小组用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为 A,则m水 : m油 = 3 : 2
【答案】B
【解析】A、加热装置相同,根据转换法,加热3min,水吸收的热量等于油吸收的热量,故A错误;
B、根据图乙,B温度变化慢,比热容大,B为水,A为食用油,升高20℃,A、B的加热时间分别为2min和3min,则吸热之比为2:3,根据Q=cmΔt,在质量和升高的温度相同的情况下,吸热与比热容成正比,油的比热容为:, 故B正确;
C、加热3min,水升高20℃,水吸热:Q吸=cmΔt=4.2×103J/ (kg·℃) ×0.01kg×20℃=840J;在第1~2min内,水吸收的热量为:,故C错误;
D、用该装置实验,得到水和油的温度随时间变化图线均为A,则相同时间、吸热相同、升高的温度相同,根据Q=cmΔt,质量与比热容成反比,,故D错误。
5. 如图所示,甲、乙、丙的三套装置完全相同,燃料质量、液体质量及液体初温均相同,不考虑热量损失,燃料点燃后稳定燃烧直至燃尽,同一套装置中液体单位时间内吸热相等,三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示,下列判断正确的是( )
A.两种液体的比热容之比 ca : cb = 1 : 2
B.两种燃料的热值之比 q1 : q2 = 3 : 4
C.0 ~ t1时间段甲、乙中液体吸收的热量之比 Q甲 : Q乙 = 1 : 1
D.0 ~ t2时间段乙中液体 a 与 0 ~ t1时间段丙中液体 b 吸收的热量之比 Q乙 : Q丙 = 1 : 1
【答案】A
【解析】A、加热相同时间,a液体升高的温度是b的2倍,根据热量的计算公式Q=cmt,分析可知, ca : cb = 1 : 2 ,故A正确;
B、燃料完全燃烧,使得液体升高温度之比为t1:t2=4:3,所以Q1:Q2=4:3,结合热值公式Q=mq计算可知 q1 : q2 = 4 :3 ,故B错误;
C、根据热值公式Q=mq可知,甲乙释放的热量之比为4;3,所以甲乙液体吸收的热量之比为4:3,故C错误
D、结合分析A,以及热量的计算公式可知,故D错误。
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